JPH09228853A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷変動時でも、所定のＮＯｘ制限値内に抑え
たガスタービンの燃焼装置及び方法を提供する。 【解決手段】燃料と前記空気とを燃焼させる燃焼室と、
前記燃焼室に空気を供給する空気供給手段と、前記燃焼
室に燃料を供給する燃料供給手段とを有するガスタービ
ン燃焼器の運転方法において、負荷変動時に、空気供給
量と燃料供給量の変更開始点に時間差を設けて制御する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空気或いは天然ガス
などの気体を用いたガスタービン燃焼器に係り、ＮＯｘ
燃焼を実現する運転方法及びガスタービン燃焼器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】地球環境を守るために排気ガス規制の一
貫として、低ＮＯｘ燃焼が要求されている。このため、
燃料と空気を異なる噴出口から供給し燃焼室内で混合さ
せながら燃焼させる拡散燃焼に代えて、燃料と空気をあ
らかじめ混合させた後に燃焼させる予混合燃焼が用いら
れつつある。

【０００３】この予混合燃焼では、燃焼の反応領域を小
さくすることができるので、高負荷燃焼できる。また、
空気量に対する燃料量の割合を燃空比と呼ぶことにする
と、完全燃焼に必要な理論燃空比より燃料の少ない状態
で、燃焼させる稀薄予混合燃焼法を用いることにより、
ＮＯｘ排出量を低減することができる。この稀薄予混合
燃焼法は、ガスタービンの燃焼器などで採用されつつあ
る。

【０００４】ところで、予混合火炎の安定性とＮＯｘ排
出量には、大気中の湿度，温度，燃焼用空気の温度、及
び、燃料の性状，発熱量なども影響することが分かって
きた。例えば、大気中の湿度が高くなるとＮＯｘ排出量
は少なくなるが、火炎安定性が低下し失火しやすくな
る。

【０００５】このような大気温度及び湿度並びに燃料の
性状，発熱量などの変化による火炎安定性の低下に対応
するための手段として、例えば特開平5−187271 号公報
では大気湿度及び湿度並びに燃料の発熱量の変化を検知
し、この変化の検知信号により予混合燃焼用バーナへ供
給する空気量及び燃料量を制御する方法が開示されてい
る。

【０００６】また、特開平4−318233 号公報には、大気
の湿度の状態に応じた排出ＮＯｘの制限線をあらかじめ
記憶しておき、ＮＯｘの実測値が前記制限値を超えたな
らば、ＮＯｘが制限値を下回るように燃焼器に供給する
空気量及び燃料量を制御することが開示されている。

【０００７】さらに、特開昭62−111135号公報には、大
気条件（大気温度）の変化及び燃料条件（発熱量）の変
化に対応して燃空比を制御することが開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
特開平5−187271 号公報は、火炎の安定性を維持するた
めに大気温度及び湿度並びに燃料の発熱量などの変化を
用いて空気量及び燃料量を制御しており、ＮＯｘ値が所
望の制限値を維持するように空気量及び燃料量を制御し
ていなかった。

【０００９】また、前述の特開平4−318233 号公報に記
載の従来技術では、大気湿度変化でＮＯｘ排出量が変化
するため、大気湿度変化に応じて予混合火炎の燃料と空
気の比率（以下、燃空比と呼称する）を変化させる必要
があることは前述のように知られていたが、ガスタービ
ン燃焼制御要素、例えば大気温度及び湿度並びに燃料の
発熱量などの燃焼条件の多様さのために、その具体的な
制御方法については提案されるところでなく、従って、
運転の全般にわたって、満足のいくＮＯｘ制限値を達成
することはできなかった。

【００１０】さらに最も大きい要因として、前記した公
報では燃料量，空気量は設計値に基づく指令値により制
御されており、実際の流量の把握は行われていなかっ
た。いくつかの流量計は燃焼器から離れた位置にあっ
て、燃焼器の各部の流量は正確に把握されていなかっ
た。

【００１１】負荷制御指令値に対して燃料流量と空気流
量との間には流路長さに伴う、応答性の差異があること
がわかった。しかし、公知例では係る点に関して十分考
慮されていなかった。

【００１２】本発明は、負荷変動時でも、所定のＮＯｘ
制限値内に抑えたガスタービンの燃焼装置及び方法を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴は、
ガスタービン燃焼器の運転方法において、負荷変動時
に、空気供給量の変更開始より遅れて燃料供給量を変更
開始することを特徴とする。

【００１４】熱線式流速計を備え受感部を燃焼室内に複
数配置して、負荷制御指令値に対する流量の流れを含め
て記憶し、燃焼条件変更時には空気供給量変更に遅れて
燃料供給量の変更を行うようにすることができる。

【００１５】例えば、流量制御指令と燃焼器内の実信号
を対比して関係情報にして記憶し、負荷要求に対して関
係情報を検索して流量制御指令を印加するので、一度流
量制御指令と燃焼器内の実信号を対比して関係情報にし
てに記憶しておけば、流量計を設けなくても、負荷要求
に対して関係情報を検索して流量制御指令を印加するこ
とができる。

【００１６】また、第１の特徴のガスタービン燃焼器の
運転方法において、空気供給量制御指令および燃料供給
量制御指令と燃料および空気供給量制御手段に対応して
燃焼室内に複数配置した燃料及び空気量の測定器からの
信号とを比較して、前記指令時と燃料及び空気供給量の
変化時とを対応づけた関係情報を記憶し、前記燃料供給
量の変更開始時間は、前記関係情報を基に、燃焼室内の
空気或いは燃料供給量の変化開始時間のばらつきを抑制
するように各燃料供給手段毎に定められる。

【００１７】流量の制御指令と燃焼器内の流量の実際の
信号とを対比した関係情報を作成して記憶し、負荷要求
時に関係情報を検索して流量制御指令を与えることがで
きる。

【００１８】他に、負荷指令値と空気供給量および燃料
供給量指令値と燃焼器内に複数配置した流量測定手段に
よる空気供給流量及び燃料供給流量の測定値と燃焼ガス
のＮＯｘ量を対応させて記憶し関係情報とし、負荷変動
時に、負荷指令値と前記関係情報と対比して、記憶され
た条件から安定燃焼できる範囲のうち燃焼ガスのＮＯｘ
量が低くなる燃料および空気量制御指令値を選択し、燃
料及び空気流量を制御することもできる。

【００１９】また、関係情報として記憶する条件および
対比する条件として、更に負荷指令値と燃焼室に供給さ
れる空気温度，圧力，圧縮機に導入する空気の湿度のい
ずれか及び各燃料供給手段から供給される燃焼ガスの燃
料発熱量或いは燃料と空気との混合比から必要な条件を
用い、より高精度に制御することもできる。

【００２０】例えば、燃焼器内の流量を測定するセンサ
を備え、負荷要求と流量指令値とセンサ出力とＮＯｘ値
と燃焼条件をそれぞれ対比した関係情報を随時作製し、
負荷要求に対して該関係情報を検索して、安定燃焼範囲
で低ＮＯｘ燃焼の流量制御指令値を与える。

【００２１】他に、（ａ）ガスタービンの燃焼器に供給
される燃料量，空気量を検出する流量検出手段と、
（ｂ）ガスタービンの燃焼器に供給される燃料量を制御
する燃料量制御手段と、（ｃ）前記燃焼器に供給される
空気流量を制御する空気流量制御手段と、（ｄ）前記燃
料と空気との混合比（燃空比は一般的でないので混合比
とした、全文統一要）の関係において、少なくとも前記
燃料の発熱量と前記空気の温度及び湿度の各々の状態に
ついて区分けされ、設定したゾーンに対応してあらかじ
め定められた、排ガス中のＮＯｘ濃度の制限値を表す関
係情報を記憶する記憶手段と、（ｅ）燃料の発熱量と空
気の温度及び湿度の測定値に対応した前記関係情報を検
索し、負荷指令値に基づいて前記検索された関係情報内
の混合比によって前記燃料量制御手段及び／或いは空気
流量制御手段に制御信号を印加する燃焼制御手段、とを
具備するよう構成することができる。

【００２２】これにより、（ａ）ガスタービンの燃焼器
に供給される燃料量，空気量の時間的な流量検出値と、
（ｂ）ガスタービンの燃焼器に供給される燃料量を制御
する燃料量制御指令値と、（ｃ）前記燃焼器に供給され
る空気流量を制御する空気流量制御指令値と、の時間的
な相関が明らかとなり、さらに（ｄ）前記燃料と空気と
の混合比を含めて前記燃料の発熱量と前記空気の温度及
び湿度に対応して排ガス中のＮＯｘ濃度を記憶できる。
これらの燃焼条件と制御条件と燃焼結果を対比して関係
情報にして記憶するメモリを理解容易のため、必要に応
じてマップと呼ぶ。このマップは前述したガスタービン
燃焼制御要素、例えば大気温度及び湿度並びに燃料の発
熱量などの燃焼条件の多様さに対応すべく、これら燃焼
条件と燃焼結果をＮＯｘ，安定燃焼などの因子で判定
し、有為差のない範囲で各々の領域に区分けする。この
区分けした領域をゾーンと呼ぶことにする。設定したゾ
ーンに対応したＮＯｘ濃度を記憶させ、負荷要求に対す
る流量指令値を定める。

【００２３】以降適宜マップを用いて説明するが、マッ
プとして記憶しなくても、同様の関係情報が記憶・出力
できるものであれば、マップに限らず、本発明は適用で
きる。

【００２４】即ち、前述した燃焼条件は、気候，ガスタ
ービンの運転状態によって、多種多様に存在し、それら
を全て記憶しようとすると、莫大な記憶容量を必要とす
るばかりか、検索時間も長くなり、制御性も悪化するの
で、燃焼条件の各々の状態について区分けし、設定した
ゾーン、例えば大気温度１０℃〜３０℃の間のＮＯｘ濃
度は略同一である場合には、その範囲を同一条件として
設定し、その範囲に対応してＮＯｘ濃度制限値の関係情
報を記憶させるものであって、同一条件として設定した
ゾーンにおいてＮＯｘ濃度が制限値以下に抑えられるば
かりか、記憶容量の削減にも寄与する。

【００２５】よって、燃焼制御を行うための制御要素が
多くなってもそれに充分対応して低ＮＯｘ燃焼制御がで
きるものである。

【００２６】実機燃焼器では（ｅ）燃料の発熱量と空気
の温度及び湿度を計測しており、ホストコンピュータか
らの負荷指令値に対して前記関係情報から低ＮＯｘ条件
を検索し、前記燃料制御量，空気流量制御量を出力す
る。

【００２７】また、流量制御指令と燃焼器内の実信号を
対比してマップに記憶し、負荷要求に対してマップを検
索して流量制御指令を印加することができる。従来の燃
焼状態をリアルタイムでフィードバック制御するには制
御弁から燃焼器までの応答遅れが生じるので、過去の同
様な燃焼条件と負荷要求に対する適正な燃料、及び空気
流量の値をフィードフォワード制御することができる。
ガスタービンの燃焼器に供給される燃料量，空気量と、
燃料量制御指令値と、空気流量制御指令値との時間的な
相関が明らかとなる。さらに前記燃料と空気との混合比
を含めて前記燃料の発熱量と前記空気の温度及び湿度の
燃焼条件に対応して排ガス中のＮＯｘ濃度を記憶する。
また、流量制御指令値に対し、燃焼場における空気流
量，燃料流量の遅れを記憶する。そして、負荷要求に対
してマップを検索して流量制御指令を印加する。従来の
燃焼状態をリアルタイムでフィードバック制御するには
制御弁から燃焼器までの応答遅れが大きいので、実用的
でない。本発明は過去の同様な燃焼条件と負荷要求に対
し、低ＮＯｘ，安定燃焼の条件を選択し、適正な燃料、
及び空気流量の値をフィードフォワード制御する。

【００２８】第２の特徴は、燃料と前記空気とを燃焼さ
せる燃焼室と、前記燃焼室に空気を複数の供給手段と、
前記燃焼室に燃料を供給する複数の燃料供給手段とを有
するガスタービン燃焼器において、負荷変更時に、空気
供給量の変更開始より遅れて燃料供給量を変更開始する
よう所定の時間差を与える制御部を備えたことである。

【００２９】例えば、熱線式流速計を備え、流量制御指
令に対する流量の遅れを記憶し、燃焼条件変更に際し、
制御部では、該遅れを補償する流量制御指令を発生す
る。

【００３０】これにより、燃焼条件を切り替える過渡状
態の場合にも、適当な燃空比を維持できるので安定した
燃焼と低い排ガスを保つことができる。制御弁から燃焼
器までの距離，流量損失などの不安定要素を取り除くこ
とができる。

【００３１】また、第２のガスタービン燃焼器におい
て、前記流量は受感部及び温度補償部、前記受感部及び
温度補償部からの信号処理を行うセンサ回路を備えた熱
線式流速計により計測され、前記燃焼室に受感部が並列
に複数配置され、いずれかの受感部で流速を計測し、他
のいずれかの受感部を温度補償部とするように配線を切
り替える切替部を有することである。

【００３２】例えば、複数個の受感部と該受感部を選択
する切り替え部を備え、切り替え部により該複数のそれ
ぞれの受感部の検出値を読み取るようにして、燃料流量
及び空気流量とＮＯｘ値との関係づけたマップを作成す
るようにできる。

【００３３】複数個の受感部と該受感部を選択する切り
替え部を備え、温度補償と流速用の受感部は近辺の受感
部を切り替え部により選択することができる。

【００３４】また、複数個の受感部を結合して、それぞ
れの受感部の平均値を検出するようにすることもでき
る。

【００３５】例えば、本発明に係る熱線式流速計は複数
個の受感部と切り替え部を備え、切り替え部により該複
数の受感部の一つを温度補償用とし、残りを流速測定用
として、稼働するように構成し、複数の受感部全てが流
速測定用に使用できる。

【００３６】最少の構成は受感部が２個で、切り替え部
によりその双方が流速測定用として稼働するように構成
し、いずれか一方、或いはそれぞれの検出値を読み取る
ことができる。

【００３７】これにより、受感部の一端を電気的に接合
し、該接合部から一本の信号線を取り出し、これらを選
択的に作動させ、少ない引出線で熱線式流速計として作
動させることができるので、燃焼器内の引出線の本数が
低減できるため、流れを妨げることなく流量測定が可能
となり、従来にはない低ＮＯｘ燃焼器を実現することが
できる。

【００３８】ところで熱線式流速計は流速用と温度補償
用の受感部の抵抗値をほぼ等しくする作用で流速を検出
する原理であり、受感部には固体差があるので、同一流
速の下で測定した場合でも、検出値すなわち感度に違い
がある。これは従来のものでも同じである。本発明のよ
うに組合せを替えて測定する場合、組合せを指令する制
御装置、或いはコンピュータなどでこの感度の補正が容
易にできる。具体的には一定流量の下でそれぞれの組合
せによる検出値を求め、いわゆる校正値を記憶し、換算
することを特徴とする。

【００３９】前記熱線式流速計は稼働する流速受感部に
対して近辺の温度補償受感部を選択稼働する切り替え部
を備えるよう構成することにより、負荷指令に基づく流
量制御条件と実機燃料流量制御手段，空気流量制御手段
と流路の損失，長さなどによる流量のアンバランスなど
を熱線式流速計で実測できるので燃料量，空気量の関係
が時間遅れを含めて明らかとなる。また、近辺の温度補
償受感部を利用するので、誤差の少ない温度補償ができ
る。

【００４０】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を説明する前に、
本発明者らが究明した事項を説明する。

【００４１】本発明者らは、空気過剰の予混合燃焼特に
好ましくは燃空比１.０以下０.５以上（理論燃空比を１
として正規化した値）の予混合燃焼において、バーナに
流入する燃料の組成と空気の水分濃度と空気の温度及び
燃空比との燃焼条件によって、燃焼器から排出されるＮ
Ｏｘ濃度やＣＯ濃度、或いは火炎吹き消え限界，振動燃
焼の発生限界，火炎の逆火限界等の相関関係を求め、こ
れらを記憶し、より少ないＮＯｘ，ＣＯ濃度の条件を学
習し、これをそれぞれの燃空比制御に適応する本発明を
見出すに至った。予混合燃焼の安定燃焼範囲は燃空比と
負荷割合がよい相関を示す。

【００４２】本発明者らが究明した事柄を以下に示す。

【００４３】〔ｉ〕ＮＯｘ排出量は燃料組成（燃料発熱
量）、及び燃空比，燃焼前の混合気温度及び混合気中の
水分濃度が同じであれば、ほぼ同じである。

【００４４】〔ii〕ＮＯｘ排出量は、同一燃空比では燃
料成分と比較的良い相関を示すので、燃料の物理量、例
えば比重センサを設けて暫時変化する燃料に対して燃空
比を増減する。

【００４５】〔iii〕火炎が吹き消えるときの混合気体
の噴出速度は、燃料組成，混合気中の分濃度、及び燃焼
前の混合気温度が変化しても、ほぼ同じである。

【００４６】〔iv〕振動燃焼が発生するときの混合気体
の噴出速度は、燃料組成，混合気中の水分濃度、及び燃
焼前の混合気温度が変化しても、ほぼ同じある。

【００４７】さらに〔ｖ〕流量測定を行った結果、定常
的に燃焼器（缶）ごとに、また缶内で流量アンバランス
がある。

【００４８】〔vi〕負荷指令の変化に対応して増減する
燃料流量，空気流量に応答遅れがあり、過渡的に燃空比
が変化する。

【００４９】〔vii〕上記〔ｖ〕〔vi〕は燃焼器，シス
テム毎に相違がある。

【００５０】〔viii〕燃焼条件（空気温度，湿度，燃料
発熱量，流量，燃空比）とＮＯｘの関係。

【００５１】〔ix〕流路内で流速分布があり、また温度
分布がある。

【００５２】これらのことを踏まえ、大気湿度，温度，
燃料組成などの燃焼条件と空気量，燃料量と排ガスセン
サ或いは火炎画像などによる燃焼状態の変化を計測し、
記憶する。燃料量と空気量の比を燃空比と称するとこの
燃空比と燃焼状態が対比して計測され、記憶される。そ
して、安定燃焼状態で低ＮＯｘの燃空比の最適化を実燃
焼器（缶）で学習してマップ化していく。測定している
燃焼条件と上位コンピュータからの負荷要求により、参
照するマップ上をポインタが移動して、最適な燃料量，
空気量を認識する。燃焼条件のうち、大気湿度，温度は
前述したように遅い変化であるので、燃料組成の変化の
みを予測できれば、燃焼状態を最適に保つために必要な
燃空比をあらかじめ知ることができる。ここで、燃料組
成の変化は遅い変化と速い変化の場合は燃料タンクの安
全弁が動作したときである。遅い変化の場合は燃焼状態
を観測するいくつかの手段により、対応可能である。速
い変化の場合は安全弁の動作検知信号からの時間遅れ
で、燃焼器の空気量を調整すれば良い。

【００５３】よって、具体的な燃焼状態制御の方法とし
ては、たとえば、負荷に対応して、燃空比に対するＮＯ
ｘ排出濃度と火炎の安定性を測定し、記憶する。燃焼用
空気の湿度，温度、及び燃料組成が変化したときの上記
燃空比に対するＮＯｘ排出濃度と火炎の安定性を測定
し、マップとして記憶する。このマップを基にＮＯｘ排
出濃度が低くかつ安定性が良好な火炎が形成されるよう
バーナへ供給する燃料量及び／或いは空気量を制御する
様に構成したものである。

【００５４】また、本発明は、運転指令は低ＮＯｘ運
転，高効率運転，負荷変動運転などに適したパターンを
持つことが好ましい。又、学習はＮＯｘと燃料量／空気
量の間接的な値として指令値，指令電圧，指令電流，制
御目標，制御電圧，制御電流，制御機構の変位，流量計
による実測値などどの値で行うこともできる。

【００５５】ところで、あらかじめ、燃料と空気を混合
した状態でノズルから噴出する予混合燃焼は、拡散燃焼
に比べてＮＯｘを少なくできる燃焼方式であるが、我々
の研究結果では低負荷時に不安定な燃焼状態となること
が明らかになった。また、予混合燃焼は燃空比にＮＯｘ
値が依存して変わり、燃空比が低い、即ち、稀薄燃焼の
方がＮＯｘ値が低くなる。

【００５６】一方、上記した燃空比一定の制御を実施し
ていても、後述する流量制御指令値に対し、燃焼器まで
の流路長の相違により、遅れが生じるため、燃空比に過
度的な変動が生じることが分かった。このため、この応
答遅れをあらかじめ考慮して、燃料流量と空気流量の指
令値に遅れを与えることにより、燃空比の変動が生じな
いようにすることが特徴である。

【００５７】本発明は、更に複数個ある燃焼器の缶ごと
に燃料量及び／或いは空気量をそれぞれ制御できる構成
として、燃焼条件と燃焼状況（結果）を対比して記憶
し、より安定で、低ＮＯｘ燃焼の条件になるよう燃料
量，空気量の最適値を学習していくことが特徴である。

【００５８】以下図面に従い、本発明の実施例を説明す
る。

【００５９】図１は本発明の流速計を使用するに好適な
ガスタービンの燃焼器（缶）の一つを代表にして火力発
電装置全体の説明図である。

【００６０】１００は圧縮機、２００は燃焼器、３００
はタービン、４００は発電器、500は他のタービン、５
０２は排熱回収ボイラ、５０６は排ガス、５０８は復水
器を示す。

【００６１】燃料は燃料タンク２４４から供給され気化
器２４８で気化され燃料供給管256へ送られる。燃料
は、燃料発熱量センサ２５４で測定され、燃料流量制御
弁252で流量を制御され、ガスタービンの燃焼器２００
へ送られる。一方、空気２７０は湿度測定器２８６，空
気流量測定器２８４を経て、空気流量制御弁２５９で流
量を制御され、圧力測定器２７８，空気温度センサ２８
２を経てガスタービンの燃焼器２００へ送られる。

【００６２】ガスタービン燃焼器は外筒２６１と内筒２
６７から構成され、外筒２６１，内筒２６７の間を高圧
空気２７１が流れ、燃焼用空気としてＦ２予混合燃焼器
260へ供給される。高圧空気２７１の一部は内筒冷却用
空気として燃焼室へ供給される。燃焼室の下流側には稀
釈空気量制御装置が設けられている。ガスタービンの負
荷が小さいときには燃焼用空気の一部を稀釈空気として
燃焼器下流側に放出する。燃料は燃料ノズルから供給さ
れ、燃焼用空気と混合された後予混合燃焼器２６０で燃
焼される。予混合燃焼燃焼器２６０に設けられた保炎器
２７３の作用により保炎器の下流に高温気体の循環流が
形成され、この循環流からの熱により予混合火炎が安定
化される。予混合火炎から発生した気体は、内筒冷却用
空気，稀釈空気と混合され高温燃焼ガス２７４となり、
トランジションピースを経てガスタービン３００へ導か
れる。ガスタービン、及びガスタービンと接続された空
気圧縮機１００、及び発電機４００を駆動した高温燃焼
ガス２７４は低温の燃焼排ガス２７４となり、排煙脱硝
装置へ導かれる。低温の燃焼排ガス中の窒素酸化物は排
煙脱硝装置中でアンモニアと反応し、窒素へ転換され、
廃熱回収ボイラ５０２へ導かれる。廃熱回収ボイラ５０
２で発生した蒸気５０４により蒸気タービン５００が駆
動される。この蒸気タービンもまた、発電機４００と接
続されている。蒸気タービン５００を駆動した蒸気は復
水器５０８で水となり、再び廃熱回収ボイラ５０２へ供
給される。なお、ここで廃熱回収ボイラと排煙脱硝装置
の位置は逆でも良い。廃熱回収ボイラ内に脱硝装置を組
み込んだものでも良い。燃焼排気ガスは、煙突で他のガ
スタービンからの排ガスと混合され、大気中に放出され
る。

【００６３】後述するように、火力発電においても排出
ガスが地球環境を汚染しないように規制が強められてい
る。ガスタービンでは燃焼器の低ＮＯｘ化が要求されて
おり、これを実現するためには燃焼時の空気に対する燃
料の割合，燃空比を少なくすることが効果がある。しか
し、燃空比を低くすると燃焼の安定性が悪くなるので、
燃焼器内の空気，燃料量の値を把握することが重要な課
題となっている。既に自動車用のエンジン空気量の検出
に実用されている熱線式流速計を用いることを検討して
きたが、高温，高圧の燃焼器に用いるには、本発明の耐
熱，耐圧構造などの流速計を用いる必要がある。

【００６４】本発明では、後述するように、流量制御指
令値に対する燃料流量および空気量流量の応答に遅れの
相違があり、燃空比が過度的に変動することが判明した
ため、かかる相違を抑制するようにし、燃空比の過渡的
な変動を抑制できる。

【００６５】ところで、低ＮＯｘ化を進めると燃焼器の
安定燃焼が難しくなる幾つかの要因の一つを説明してお
く。図において、使用する燃料がＬＮＧなど沸点の低い
燃料の場合には、燃料タンク２４４中で燃料の一部が気
化し、燃料タンク２４４内の圧力が上昇する。このとき
燃料タンク２４４の破壊を防ぐため、タンク内の圧力を
燃料タンク内圧力ゲージ値２４６で測定し、タンク内の
圧力が制限値を越えると燃料タンク内圧力調整バルブ２
５０を開き、タンク内の気体の一部を燃料供給管２５６
へ放出する。タンク内で気化した気体は沸点の低い成分
が多く、通常供給される燃料の組成とは異なるため、燃
料タンク内圧力調整バルブ２５０を開くと燃料組成，発
熱量が変動する。このため発熱量測定装置２５４は圧力
調整バルブ２５０の後に設けられる。

【００６６】図１３は負荷要求に基づき、発生する流量
制御指令値に対する燃料流量および空気量流量の応答を
示したものである。ここでは、燃料，空気ともに流量制
御指令値の時刻に対応するパターンを示している。実際
にはこのパターンに係数α，βが乗じられたものが燃料
流量指令値，空気流量指令値として与えられる。時刻ｔ
０で流量制御指令値が立上り、Δｔ１後の時刻ｔ１に燃
料流量が立上り、さらにΔｔ２後の時刻ｔ２に空気流量
が立上る。この燃料流量と空気流量の時間遅れΔｔ２の
遅れのため燃空比は燃料が先行するｔ１から空気が立上
るｔ２まで高くなる。ｔ２から流量制御指令値が一定と
なるｔ３のΔｔ１後のｔ４まで、燃料先行のため、燃料
が多い状態が続き燃空比は流量制御指令値が一定の場合
に比べて、少し高い値でほぼ一定となる。指令値はｔ３
で一定となっているので、空気流量は（Δｔ１＋Δｔ
２）後のｔ５で一定値となり、燃料流量一定に追い着
き、燃料流量と空気流量が高い流量指令値で一致するの
で燃空比は所定の空燃比に戻り、一定となる。さらに時
刻ｔ６で流量制御指令値が減少に転じ、ｔ８まで減少し
た場合を示している。この指令値に対して燃料流量、空
気流量はほぼ増加の時と同じ遅れ時間で応答する。この
ため時刻ｔ７で燃空比は低下し始め、ｔ８で一定とな
り、ｔ９までほぼ一定値を示し、ｔ１０で一定に戻る。
このように従来の遅れを考慮しない燃料流量と空気流量
の配分では、発電機に対して負荷指令値が変更される
と、燃空比が過度的に変動することが明らかになった。
この燃空比の変化はＮＯｘ値を変化させるだけでなく、
燃焼の不安定性につながる。すなわち、低ＮＯｘ化を追
求してきた結果、燃焼性に余裕が少なくなっているの
で、燃空比が高くなると逆火，低くなると失火する条件
に近くなる。このため、流量指令値に対して空気流量と
燃料流量が燃焼器に達するまでの時間差、図２０ではΔ
ｔ２が僅少になるように燃料流量指令値に遅れを与える
ことが望ましい。

【００６７】これは図１１で説明するようにソフトで与
えることも、ハードで与えることも可能である。このよ
うに燃料と空気が流量指令値に対して、応答時間に差が
なくなると指令値の増減があっても燃空比は一定で流量
が増減することになり、安定燃焼が実現するばかりでな
く、低ＮＯｘ燃焼を実現できる。

【００６８】ここでは燃料流量が空気流量に先行して応
答する場合を示したが、これは燃焼器に対して、燃料流
量制御弁２５２が空気流量制御弁２５９に比べて近い距
離にあるためで、配管の状態によりこの逆の場合もあ
る。

【００６９】空気湿度センサ２８６，流量測定器２８
４，空気温度センサ２８２，圧力測定器２７８，燃料発
熱量センサ２５４からの信号を制御装置（ＭＰＵ−１,
７００,ＭＰＵ−２，７０１，ホストコンピュータ７０
０等）に伝達し記憶する。一方、負荷変動時は、負荷要
求に基づいて、安定燃焼できる範囲で低ＮＯｘ量となる
ように、記憶された設定から条件を選択して空気流量制
御弁２５９，燃料流量制御弁２５２を制御するよう指令
する。

【００７０】たとえば、空気供給量制御指令および燃料
供給量制御指令と燃料および空気供給量制御手段に対応
して燃焼室内に複数配置した測定手段からの燃料及び空
気量の測定値とを比較して、前記指令時と燃料及び空気
供給量の変化時とを対応づけたマップを製作して記憶し
ておく。前記燃料供給量の変更開始時間は、前記マップ
を基に、燃焼室内の空気或いは燃料供給量の変化開始時
間のばらつきを抑制するように各燃料供給手段毎に定め
ることができる。

【００７１】また、負荷指令値と空気供給量および燃料
供給量指令値と燃焼器内に複数配置した流量測定手段に
よる空気供給流量及び燃料供給流量の測定値と燃焼ガス
のＮＯｘ量を対応させて記憶しマップ化しておく。負荷
変動時には、負荷指令値と前記マップと対比して、記憶
された条件から安定燃焼できる範囲のうち燃焼ガスのＮ
Ｏｘ量が低くなる燃料および空気量制御指令値を選択
し、燃料及び空気流量を制御するようにする。これらに
より実機の特性に応じた制御ができる。

【００７２】図２は本発明の複数の受感部を有する熱線
式流速計の一実施例を示す概略図である。受感部６１１
から受感部６１７までは流体中に設置される受感部であ
る。この受感部はセンサ切り替え回路６４０のリレー６
４２からリレー６４６を切り替えることにより選択的に
センサ回路６０２に接続する。この図２では太線で示し
ている受感部６１１，受感部６１２がセンサ回路６０２
に接続されて、図３，図４で説明する熱線式流量計の１
構成を成している。センサ切り替え回路640により受感
部６１２から受感部６１６がセンサ回路６０２に選択接
続されて、それぞれの受感部の位置に応じた流速が検出
される。ここで、受感部６１１は図３における受感部６
２１であり、流体の温度変化による検出信号の誤差を補
償するためのものである。一般に流路内では流体の温度
分布変化は少なく、このように補償用の受感部６１１は
切り替えないで、受感部のみを切り替えても実用上問題
ない。

【００７３】図３は比較の熱線式流速計の構成図を示
す。受感部６２０，受感部６２１は受感部で、耐熱，導
電性の良い例えばステンレスのセンサ端子Ｃ６６０，セ
ンサ端子Ｄ６６２，センサ端子Ｅ６６４，センサ端子Ｆ
６６６により支持されている。このセンサ端子Ｃ６６０
はセンサ受感部６２０の電源、および引出線を兼ねてお
り、センサ回路６０２に接続されている。

【００７４】図４は熱線式回路の概略を表しており、セ
ンサ回路６０２の回路の一部を示したもので、ブリッジ
回路には増幅器６０３により電流を流している。これは
受感部６２０の温度を受感部６２１の温度より一定温度
例えば２００℃程度高く設定しておく。このブリッジ回
路は受感部６２０が流速に応じて拡散する熱伝達による
冷却効果で抵抗値が変化しないように電流を増減する。
この電流増減は良く知られているブリッジ回路の抵抗の
非平衡に応じて自動的に行われる。受感部620が一定温
度だけ高く設定するには、この受感部６２０の温度が一
定温度だけ高くなった状態で、ブリッジを構成する各抵
抗が平衡する定数にすれば良い。

【００７５】図５は複数受感部を持つ熱線式流速計構成
を示す概略図である。受感部６１１〜６１９は径０.２
〜０.６mm，長さ１〜３mmのセラミックスパイプに２０
〜５０μｍの径の白金線を巻きつけて構成される。この
受感部６１１〜６１９は絶縁固定子６２８，絶縁固定子
６３０を介して、センサホルダＡ６２４，センサホルダ
Ｂ６２６に支持されている。絶縁固定子６２８，絶縁固
定子６３０は電気伝導率，熱伝導率の低い例えばセラミ
ックス材が適している。また、受感部６１１〜６１９は
センサ端子Ａ６３２，センサ端子Ｂ６３４にスポット溶
接などにより電気的及び機械的に接合されている。ここ
で、センサ端子Ａ６３２，センサ端子Ｂ６３４は受感部
６１１〜６１９が流体による圧力を受けて、振動するの
を防ぐ意味で径０.５〜２.０mm程度が良い。太い方が振
動を防止する上では適しているが、受感部６１１〜６１
９からの熱がセンサ端子６３２，センサ端子Ｂ６３４を
伝わって、逃げる量が多くなり、測定精度が低下するの
で、この程度が良い。ここで、絶縁固定子６２８は電気
的に絶縁が必要であるが、絶縁固定子６３０は場合によ
っては電気的な絶縁を必要としない。図１の受感部６１
２〜６１７に示すように電気的に接続するためである。
この場合センサホルダＢ６２６の電気伝導率は高い物を
使用する。絶縁固定子６３０を絶縁物とした場合にはセ
ンサ端子Ｂ６３４の電気的接続を行う。

【００７６】この図に示すような複数受感部を持つ熱線
式流速計を図１に示すようにセンサ切り替え回路６４０
によって随時切り替えて選択することによって、それぞ
れ受感部６１１〜６１９の位置の流速が測定できる。

【００７７】図６は図５を用いて、燃焼器の空気流速を
測定した流速分布の計測例である。図６（ａ）は計測結
果、（ｂ）は高圧空気２７１の流れの方向と流速分布の
予測値、（ｃ）は計測した燃焼器の箇所を示す概略図で
ある。６７１は予混合部のスワラ出口、６７２は燃料部
周囲に構成される流路、６７３はスワラの上流部、６７
４は拡散燃焼部の周囲で予混合燃焼部との間にある予混
合燃焼空気供給部に各々設ける。

【００７８】図６（ａ）は図５の受感部６１１〜６１９
に対応した計測結果である。このように流速が異なる流
路の断面を計測することができるので、これらの平均値
から空気流量を正確に求めることができる。

【００７９】図７は図５を用いて実際に計測する受感部
切り替えを示す概要図である。

【００８０】受感部６１０はコネクタＡ６０６，コネク
タＢ６０７，コネクタＣ６０８のコネクタによりセンサ
回路６０２に接続されている。コネクタＢ６０７とコネ
クタＣ６０８の中間にセンサ切り替え回路６４０が設け
られ、受感部６１０の受感部が選択的にセンサ回路６０
２に接続される。ここで、リレー１ ６４１〜リレー６
６４６は電源１５Ｖがリレー７ ６４７，リレー８
６４８によりオフされているときに切り替えられる。本
図面はこの切り替えを自動／手動切り替えスイッチ６８
６により、自動／手動に選択できる回路を示している。
手動を選択した場合、リレー切り替え押し釦６８８を押
すことにより、センサ切り替え回路640は随時切り替え
られていく。自動を選択している場合には外部制御信号
により順次切り替えられる。この制御信号はパソコンか
らのＩ／Ｆ基板から与えて、同時にセンサ回路６０２か
らの検出信号を取り込むことにより、自動的に高速に受
感部を切り替えて、読み取ることができる。

【００８１】図８は図７の切り替え回路のタイムシーケ
ンスを示す概要図である。リレー切り替え押し釦６８８
を押している期間リレー７ ６４７はオンされ、さらに
一定時間ここでは約２秒の時定数を持ってオフされる。
センサ切り替え回路６４０の何れか一つのＲｙ(ｎ)はリ
レー切り替え押し釦６８８がオンに戻るとオフされ、Ｒ
ｙ(ｎ＋１)がオンされる。すなわち、センサ切り替え回
路６４０のリレー１６４１〜リレー６ ６４６はリレー
７ ６４７がオフのとき切り替わるように構成されてい
る。これはリレー７ ６４７により電源＋１５Ｖがオフ
の時、切り替えることにより、過渡時の電流による受感
部６１０の受感部の燒損を防止するためである。

【００８２】図９は複数受感部を使用したときの平均化
回路例を示す概要図である。受感部６９０は温度補償用
受感部でセンサ回路６０２に固定接続されている。受感
部６９１〜６９４は流速用受感部であり、（ｂ）に示す
Ｒｗ１〜Ｒｗ４に相当する。これらは図９（ｃ）に示す
ような構成であるのでこれらの位置の流速に応じた信号
の平均値を示すことになる。ここでは、４個の受感部を
用いることにより、他の抵抗やセンサ回路６０２をなん
ら変更することなしに流れの平均値を得る構成を示し
た。

【００８３】図１０は本発明のガスタービン燃焼器
（缶）の流量制御とＮＯｘ値を測定する構成の一実施例
を示す。説明しない符号は前記したものと同一物或いは
同じ機能の物を示している。燃焼器（缶）は前記したよ
うに複数の缶から構成されており、この図では、燃焼器
（缶）２０２，燃焼器(缶）２０４，燃焼器(缶）２０
６，燃焼器（缶）２０８，燃焼器（缶）２１０の５缶だ
けを示している。２５４は発熱量測定装置、２５９は空
気流量制御弁、２５２は燃料流量制御弁、２８０は排ガ
スセンサ、２７６は燃焼排ガス、２６８燃料ガス出口を
示す。

【００８４】このそれぞれの缶に空気流量制御弁と燃料
流量制御弁が設けられて、個別に流量制御を行うことが
可能である。ここには図示していないが燃焼器毎に燃焼
条件の空気温度，湿度センサの計測器が設けられてお
り、７００,７０１,７０２等の制御装置に連絡される。
燃料発熱量センサと排ガスセンサにより発熱量とＮＯｘ
値が得られる。さらに本発明の流量センサが設けられ
て、前記したセンサによる燃焼条件とこれらの缶ごとに
燃料量，空気量を増減したときの実測した空気流量，燃
料流量に対するＮＯｘ値が計測され、記憶される。この
構成であれば各缶までの流量損失や流量制御の特性のば
らつきがあっても、実測に基づいた制御量と空気流量と
燃料流量を記憶していくので、記憶データを参照して安
定燃焼できる範囲でＮＯｘ量を低減するように缶ごとに
流量制御指令を適当に与えることにより均等化が図れ
る。また、燃料変更指令を空気流量指令から遅れて指令
を出すこともできる。

【００８５】また、それぞれの缶に空気流量制御弁と燃
料流量制御弁が設けない場合でも本発明の流量センサが
設けられて、実測した空気流量，燃料流量に対するＮＯ
ｘ値が計測されると各缶までの流量損失や流量制御の特
性のばらつきを低減できる装置に改善できる。

【００８６】図１１のシステムを配置し、空気は空気流
量センサ２９６で空気流量を、空気湿度センサ２８６で
湿度を測定された後、空気圧縮機１００に吸入され高圧
空気となる。また、必要に応じて、高圧空気は空気圧力
測定装置を設けて圧力を、ガスタービン燃焼器入口温度
測定装置で温度を測定される。その後、ガスタービン燃
焼器２００へ送られる。なお、ここで大気温度及び湿度
と空気圧縮機１００の特性とから空気圧縮機１００に吸
入される空気量が計算できる場合、また、空気圧縮機１
００に吸入される空気量一定となるような制御装置が備
えられている場合には、空気流量センサ２９６は必ずし
も必要ではない。

【００８７】図１１は本発明の燃空比制御を実施する火
力発電装置のシステム構成の一実施例を示す概略図であ
る。

【００８８】メモリ領域７０７には燃焼条件，負荷指令
値，燃料量，空気量に対する燃焼結果を示すＮＯｘ値が
記憶される。これらの条件は後述するように因果関係が
複雑で、これまで実験を基に適当に燃料量，空気量が調
整されていた。本発明ではそれぞれの条件ごとに負荷に
対する燃料量，空気量とＮＯｘ値を実測し、これらの条
件を有意差のない範囲でゾーン分けをして、対比して記
憶するようにした。

【００８９】ここでゾーン分けと称するのは、前述した
ように排出ＮＯｘ値は大気温度，湿度及び燃料発熱量の
変化によって影響され、これらの組合せは無数にある。
これら全ての燃焼条件と排出ＮＯｘ値を全て記憶しよう
とすると大容量の記憶装置を必要とするだけでなく、制
御応答が遅くなり、実用的に問題となる。そこで、燃焼
条件を有意差のない範囲、即ち同一条件とみなせる範囲
でゾーン分けをしてそれぞれの条件ごとに負荷に対する
燃料量，空気量とＮＯｘ値を記憶して対応するようにし
た。

【００９０】これらは従来実験的に求められていた燃料
量，空気量に近い値となるが特に本発明の構成は試運転
時に決められた条件が最適値からずれている場合には運
転を継続していくうちに最適値を学習して、燃焼器の精
度誤差，設計誤差等を暫時修正していける点にある。さ
らに、火力発電装置の燃焼器は後述するように複数個、
具体的には十数缶の燃焼器から構成されており、それぞ
れの缶は燃料及び／或いは空気量にアンバランスが生じ
ているのが、実態である。本発明は、燃料及び／或いは
空気量を缶ごとに流量制御することができる構成にして
それぞれをNOxの少ない燃空比に制御することができる
点にある。

【００９１】燃焼条件の空気温度は空気温度センサ２８
２，空気圧力は空気圧力センサ278,空気湿度は空気湿度
センサ２８６，燃料発熱量は燃料発熱量センサ２５４で
測定されて、燃焼条件として各缶マップ７０８に取り込
まれる。また、空気量，燃料量は２９６と２９４により
実測され、空気流量制御信号７１６，燃料流量制御信号
７１８と対比して取り込まれる。これらの燃焼条件と空
気量，燃料量に対する燃焼器の燃焼状況は排ガスセンサ
２８０、或いは燃空比センサ２８１で測定されて、各缶
マップ７０８に対比して取り込まれる。従来の各缶を全
体として流量制御している場合には、それぞれの缶まで
の流路抵抗の違いやそれぞれの缶の内部での形状精度に
起因する流量のばらつきがあり、缶ごとに最適な燃空比
で燃焼させることができなかった。これに対して、本発
明では缶ごとに流量を制御できるばかりでなく、あらか
じめ与えられた、或いは学習した最適な燃空比に制御で
きる。

【００９２】燃焼制御装置ＭＰＵ−２（各缶制御）７０
３は、空気温度センサ２８２，空気湿度センサ２８６，
燃料発熱量センサ２５４のそれぞれの状態を表す出力信
号から、その状態、即ち、その時の燃焼条件に対応した
マップを記憶手段である各缶マップ７０８から検索す
る。この各缶マップ７０８には、後述する図４，図５又
は図７乃至図１０に示すような燃空比の関係における燃
焼条件に対応した制限値以下のＮＯｘ値を表すマップが
記憶されている。そして、この検索されたマップと負荷
指令値に基づいて空気流量制御信号７１６及び燃料流量
制御信号７１８を作成し、燃焼器２００の燃焼制御を行
うものである。更に、ＭＰＵ−２（各缶制御）７０３
は、前述した最適な燃空比を学習する学習手段を備えて
いる。

【００９３】このようにして、燃焼条件と負荷要求に対
する該燃焼器特有の最適な燃料量，空気量の指令値が各
缶マップに記憶されていく。前記したように燃焼条件は
それぞれの条件の組合せで無数にあるので、燃焼状況に
有意差のない範囲は同一の条件と見做して取扱う。

【００９４】ＭＰＵ−１（全体制御）７０１はホストコ
ンピュータ７００に対する負荷要求やあらかじめ入力さ
れている基本制御計画に基づき、各缶の稼働指令および
負荷指令を出力する。ＭＰＵ−２（各缶制御）７０３は
各缶の稼働指令および負荷指令を受けて、各缶の燃料流
量，空気流量を決定し、流量指令値を出力する。ここ
で、燃焼条件の空気温度，湿度等は各センサで適宜測定
されて、マップ参照のポインタになる。燃焼条件に変化
があった場合にはポインタが、直ちに燃焼条件に対応し
たマップを参照して流量制御信号に変え、燃料量，空気
量を適正に変える。本実施例は、燃焼条件の変わる速さ
を考慮して、燃焼条件のサンプリングタイムに差を持た
せた。すなわち、温湿度の変化はゆるやかであるのでサ
ンプリングを遅く、負荷要求に対してはサンプリングを
速くした。ところで燃料発熱量は通常遅い変化である
が、燃料タンクの安全弁２５０が作動したときの燃料発
熱量は高くなる。ＮＯｘ値は空気中の窒素が高温にさら
されたときに生じるので、発熱量が高い燃料ガスの場合
は一般に燃空比は低くするのが良い。この発熱量変化は
安全弁から燃焼器までの配管の長さに依存する時定数を
持って、燃焼器に達する。この時定数は装置によって固
有であるので、安全弁の動作を検出して、割込み制御が
できる。安全弁２５０の動作が復帰したら、一定の時定
数を持たせて通常の燃空比の指令値に戻る。ここでは、
図示していないが安全弁の動作信号を元に割込みを発生
して、時定数を合わせた燃料流量制御信号７１８を出力
できる。

【００９５】安全弁の動作信号を使わない手段として、
発熱量サンプリングタイムを速くすることによる対応も
可能である。

【００９６】ここでは安全弁の動作に対して、燃料量を
増減する制御について述べたが、空気量を制御しても良
い。また、安全弁からのガスを別配管に逃すことも有効
な手段である。実際には安全弁が動作したとき、或いは
液化天然ガス（ＬＮＧ）組成の違いを含めて、燃料発熱
量の変化は代表性状として２〜５程度を表或いはマップ
として準備しておけば十分である。これにより、燃料発
熱量に対応した燃空比を出力できる。

【００９７】ところで、ここまでは定格回転時の流量の
制御を述べてきたが、発電機の起動時には燃焼器に送り
込む圧縮機１００の回転数が変化するため、圧縮機の空
気圧力が変化する。このため、起動時の流量制御は定格
時とは異なるパターンとする必要がある。このため起動
時には起動パターン７１０を別途設けて、起動時の流量
制御を行う。この起動パターンも空気量温度，湿度，圧
力，燃料発熱量などの燃焼条件や起動条件の違いについ
て保持している。

【００９８】次にメモリ領域の各缶デフォルト値７１２
は学習する各缶マップ７０８に対して、試運転時に設計
値を入力しておく領域である。これは過去の燃焼器のデ
ータベースから同型の燃焼器の最適値を試運転前に入力
する領域である。この領域はバックアップのために、Ｒ
ＯＭを用いるか、ＲＡＭにした場合、簡単に書き替えが
できないプロテクトを掛けておくのが良い。新たな燃焼
器の運転当初はこの指令値を利用して、燃焼条件と負荷
要求に対する流量制御を行う。

【００９９】ここで、例えばＮＯｘの値をリアルタイム
でフィードバックして、最適な燃空比に制御することが
考えられるが、ＮＯｘセンサの耐熱性から本発明ではタ
ービンの出口に設置しておくのが、実用的であるため、
燃空比とＮＯｘの実測値には時間的な遅れがあり、フィ
ードバック制御は困難であり、オフラインで過去のデー
タを利用するようにした。

【０１００】本発明のガスタービン発電装置と制御方法
を採用することで、季節変化，燃料組成変化，設置する
地域等によるＮＯｘ排出量の変化を最小にし、常に低Ｎ
Ｏｘでありかつ火炎安定性を良好に保つことが可能にな
る。一般に、脱硝装置を不要とするにはガスタービン燃
焼器から排出されるＮＯｘ濃度が１６％Ｏ₂ 換算値で１
０ppm 以下とする必要があるとされる。

【０１０１】図１２は、空気流量と燃料流量に対するＮ
Ｏｘ値，燃焼状況の安定性を示した。１０ppm 以下にす
るには、燃空比を小さくする必要があり、燃焼の安定性
は悪くなる。このため、従来の単一受感部の熱線式流速
計に比べて、測定精度が高くなる複数受感部を持つ熱線
式流速計を用いて、空気流量，燃料流量の絶対値を把握
しておけば厳しい燃焼条件に対応できる。図は燃料量、
或いは空気量の制御指令値ではなく、実際の流量計測値
との関係を示した。当然、指令値と実測値の関係や遅れ
が求まるので、これらを学習しておけば、実測値を常に
計測していなくても流量制御信号を基に安定燃焼，低Ｎ
Ｏｘ燃焼を実現できる。

【０１０２】尚、上記ＮＯｘ値の範囲は必ずしも１０pp
m 以下に設定する必要はなく、この値を設定することが
困難である場合は、例えば２０〜３０ppm に設定して、
排気ガスの浄化装置を設けてもよい。

【０１０３】

【発明の効果】本発明は、火力発電用燃焼器の燃料、及
び空気の流量測定用の受感部を持ち、流量制御指令信号
に対する燃料流量，空気流量の応答を計測し、負荷指令
に対する燃料空気の最適流量を与えることができる。ま
た、応答遅れを取り除く手段により、過渡的に変化する
燃料と空気の混合比（燃空比）を小さくすることがで
き、低ＮＯｘ，安定燃焼を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスタービン燃焼器の概略図。

【図２】本発明の複数受感部による熱線式流速計の概念
図。

【図３】熱線式流速計の説明図。

【図４】熱線式回路概略。

【図５】本発明の複数受感部を持つ熱線式流速計の構成
図。

【図６】本発明の流速分布の計測例を示す図。

【図７】本発明の受感部切り替えを示す概要図。

【図８】本発明の切り替えタイムシーケンスを示す概要
図。

【図９】本発明の平均化回路例を示す概要図。

【図１０】ガスタービン流量制御とＮＯｘ値を測定する
構成を示す概要図。

【図１１】本発明の燃空比制御を実施する火力発電シス
テムの全体構成図。

【図１２】本発明の燃料量／空気量と燃焼状況を示す
図。

【図１３】流量制御指令値と燃料流量および空気流量の
応答図。

【符号の説明】

２００…燃焼器(缶)、２４４…燃料タンク、２５２…燃
料流量制御弁、２５４…燃料発熱量センサ、２５９…空
気流量制御弁、２８０…排ガスセンサ、２８２…空気温
度センサ、、２８６…空気湿度センサ、６１０…受感
部、６４０…センサ切り替え回路、７０２…負荷指令、
７０３…燃焼制御装置、７０８…各缶マップ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料と空気とを燃焼させる燃焼室と、前記
   燃焼室に空気を供給する空気供給手段と、前記燃焼室に
   燃料を供給する燃料供給手段とを有するガスタービン燃
   焼器の運転方法において、 空気供給量と燃料供給量を変更開始点に時間差を設ける
   ことを特徴とするガスタービン燃焼器の運転方法。
2. 【請求項２】請求項１のガスタービン燃焼器の運転方法
   において、 空気供給量制御指令および燃料供給量制御指令と燃料お
   よび空気供給量制御手段に対応して燃焼室内に複数配置
   した測定手段からの燃料及び空気量の測定値とを比較し
   て、前記指令時と燃料及び空気供給量の変化時とを対応
   づけた関係情報を記憶し、 前記燃料供給量の変更開始時間は、前記関係情報を基
   に、燃焼室内の空気或いは燃料供給量の変化開始時間の
   ばらつきを抑制するように各燃料供給手段毎に定められ
   ることを特徴とするガスタービン燃焼器の運転方法。
3. 【請求項３】請求項１のガスタービン燃焼器の運転方法
   において、 負荷指令値と空気供給量および燃料供給量指令値と燃焼
   器内に複数配置した流量測定手段による空気供給流量及
   び燃料供給流量の測定値と燃焼ガスのＮＯｘ量を対応さ
   せた関係情報を記憶し、 負荷変動時に、負荷指令値と前記関係情報と対比して、
   記憶された条件から安定燃焼できる範囲のうち燃焼ガス
   のＮＯｘ量が低くなる燃料および空気量制御指令値を選
   択し、燃料及び空気流量を制御することを特徴とするガ
   スタービン燃焼器の運転方法。
4. 【請求項４】請求項３のガスタービン燃焼器の運転方法
   において、 前記マップは、負荷変動毎に作成されることを特徴とす
   るガスタービン燃焼器の運転方法。
5. 【請求項５】燃料と空気とを燃焼させる燃焼室と、前記
   燃焼室に空気を供給する複数の空気供給手段と、前記燃
   焼室に燃料を供給する複数の燃料供給手段とを有するガ
   スタービン燃焼器において、 負荷変更時に、空気供給量の変更開始より遅れて燃料供
   給量を変更開始するよう所定の時間差を与える制御部を
   備えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
6. 【請求項６】請求項５のガスタービン燃焼器において、
   前記流量は受感部及び温度補償部前記受感部及び温度補
   償部からの信号処理を行うセンサ回路を備えた熱線式流
   速計により計測され、前記燃焼室に受感部が並列に複数
   配置され、いずれかの受感部で流速を計測し、他のいず
   れかの受感部を温度補償部とするとするように配線を切
   り替える切替部を有することを特徴とするガスタービン
   燃焼器。